JP5463135B2 - 転写ベルトのクリーニング装置 - Google Patents

Description

本発明は、転写ベルトのクリーニング装置に関する。

電子写真方式を適用した複写機、プリンタなどの画像形成装置では、転写に寄与されなかたトナーが感光体表面に残留するため、このトナーを感光体から除去する必要がある。また、感光体上のトナー像を、転写ドラムや転写ベルトなどの中間転写体に転写し、さらに、中間転写体に転写されたトナー像を記録媒体に転写する場合も、中間転写体に転写に寄与されなかったトナーが残留するため、このトナーを除去する必要がある。

転写に寄与されなかったトナーを除去する構成として、例えば、転写ベルトにクリーニングブレードを当接させる特許文献１や転写ベルトにファーブラシを当接させる特許文献２のようなものがある。
特開平５−３０７３４６号公報 特開２００７−２４８８１７号公報

しかし、特許文献１の構成は、転写ベルトにクリーニングベルトをある程度押圧しなければならないため、ベルトのスリップがおきやすい。また、幅広の記録媒体にトナー像を転写する仕様の場合、このスリップに加え、蛇行やクリーニング不安定が生じやすいものであった。

さらに、特許文献２の構成は、ブラシの耐久性や転写ベルト表面のトナーを完全に除去できない場合があった。

上記問題を解決するために、本発明は、トナー像を担持してシートに転写する二つ以上のローラで張架され転写ベルトと、転写ベルトに接触し、転写した後に転写ベルトに残った残留トナーを、トナーと同極性に帯電させる帯電ブラシローラと、帯電ブラシローラに接触し、トナーと逆極性に電圧を印加し、帯電ブラシに回収された残留トナーを吸着する回収ローラと、トナーと逆極性に電圧を印加し、回収ローラで回収されなかった回収トナーを回収し、この回収したトナーを回収ローラで回収するクリーニングブラシローラとを有し、帯電ブラシローラとクリーニングブラシローラは、転写ベルトを介して、各々ローラに接触して配置され、クリーニングブラシローラは、帯電ブラシローラと回収ローラに接触しない位置に配置されていることを特徴とする。

また、請求項２記載の発明は、転写ベルトを介して帯電ブラシローラと対向する位置に、対向電極を配置したことを特徴とする。

上記構成により、クリーニングを確実に行うことができると同時に、転写ベルトへの負荷が軽減され転写ベルトのスリップ、蛇行および転写ベルトの耐久性を改善することができる。

以下、本発明の形態を、図を参照して説明する。図１に本発明のクリーニング装置を適用した画像形成装置の概略図を示す。この画像形成装置は、像担持体の周囲に、除電、帯電、露光、現像、転写、清掃のプロセスを行って、像担持体上にトナー像をつくり、一旦、転写ベルトにトナー像を転写する。この後、転写ベルトに転写されたトナー像を、さらに、連続ウェブPの表裏両面に表、裏の順でカラー画像を一括転写し、次いでこれら未定着のカラー画像を表裏一括して定着するという構成からなる。

画像形成装置は、搬送部１０と画像形成部２０と付勢手段と定着手段４０と本発明のクリーニング装置とからなる。搬送部１０は、連続ウェブPを画像形成部２０に繰り出すものであり、連続ウェブPを挟持して回転する回転体からなる。

画像形成部２０は、カラー画像を形成するものであり、大別して、連続ウェブPの表面（図で見て下面）にカラー画像を形成するための第１の画像形成部２１、並びに連続ウェブPの裏面（図で見て上面）にカラー画像を形成する第２の画像形成部２２からなる。

第１の画像形成部２１と第２の画像形成部２２とはほぼ左右対称の構成をなしており、第１の画像形成部２１が、転写ベルト１００に対して、下から順に、ブラック（ＢＫ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の画像を形成され、転写ベルト１００の頂上部において、第１転写装置５０により、そこに形成されたカラー画像を連続ウェブPの表面に転写する。

さらに、第２の画像形成部２２は転写ベルト１００に対して、上から順にブラック（ＢＫ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の画像が形成され、転写ベルト１００の下端において第２転写装置６０により連続ウェブPの裏面に画像が転写される。

各転写ベルト１００は誘電性表面を有する幅広のエンドレスベルトよりなり、支持手段により支持され、画像形成時には反時計方向に各感光ドラム（ＢＫ１、ＢＫ２）、（Ｃ１、Ｃ２）、（Ｍ１、Ｍ２）、（Ｙ１、Ｙ２）の周速と同速度で移動する。

支持手段（符号なし）は、図１に示すように、第１支持手段７０と第２支持手段８０とからなり、上下に間隔を隔てて設けられている。第１支持手段７０はローラからなる。第２支持手段８０は、第１支持手段７０と向かい合う頂部ローラ８１と、転写ベルト１００に一定のテンションをかけるための二つの補助ローラ（８２ａ、８２ｂ）とからなる。

転写装置（５０、６０）の下流側にはクリーニング装置Ａが配置されている。図２に本発明のクリーニング装置Ａを示す。クリーニング装置Ａは、帯電ブラシローラ２２０と回収ローラ４００とクリーニングブラシローラ２１０とブレード５００からなる。これらはケース７００内に配置されている。

帯電ローラブラシ２２０は、図１のような画像形成装置において、転写に寄与されないで転写ベルト１００上に付着した残留トナーを、トナーと同極性に帯電するものであり、転写ベルト１００を介してローラ３００と対向する位置に配置されている。

さらに、帯電ブラシローラ２２０には、残留トナーに、トナーと同極性の電荷を帯電するための電源８２０が接続されている。帯電ブラシローラ２１０には、例えば、トナーの極性がマイナスである場合には、−１０〜―５００Ｖの電圧が印加される。なお、−５００Ｖより大きくすると放電してしまう。

クリーニングブラシローラ２１０は、後に述べる回収ローラ４００で回収されなかった残留トナーを回収するものであり、転写ベルト１００に付着した残留トナーが剥がれやすいエッジ部分に設けられている。

例えば、図２に示すように、この実施の形態において、クリーニングブラシローラ２１０は、転写ベルト１００から連続ウェブPにトナー像が転写された後、最初に像担持体からトナー像が転写ベルト１００に転写される側に配置された第２支持手段８０の補助ローラ８２ａに配置されている。このローラ８２ａは接地されている。

また、クリーニングブラシローラ２１０は、回収ローラ４００と同様に、別の電源８１０に接続され、トナーと逆極性の電圧＋１０〜＋５００Ｖの電圧が印加されている。なお、＋５００Ｖより大きくすると放電してしまう。このように、印加電圧を設定することにより、回収ローラ４００で回収されなかった残留トナーを吸着し回収するようになっている。

また、帯電ブラシローラ２２０およびクリーニングブラシローラ２１０の特性は、以下の通りである。単糸繊度を２０〜３５デニールの範囲とすることが望ましい。特に、単糸繊度を３０デニール（直径５８μｍ）とするのが好ましい。これは以下の理由からである。単糸繊度が太くなりすぎると弾性力が大きくなり、転写ベルト１００表面に傷が付きやすくなるからである。なお、太さまたは単位繊度ｄ３のデニールは繊維糸９０００ｍ当たりの重量を意味し、フィラメントは繊維糸１本を意味する。

繊維密度は、繊維密度を１００００〜２００００本／ｉｎｃｈ²の範囲とすることが望ましい。特に、繊維密度を１５０００本／ｉｎｃｈ^２とするのが好ましい。これは、繊維密度が密になりすぎると、各繊維が絡まって繊維の反発力の低下が起こり、繊維間に入り込んだ回収されたトナーをケース７００内に弾き出すことができなくなる。

これにより、各繊維間内部にトナーが蓄積されてブラシ潰れが生じ、帯電ブラシローラ２２０およびクリーニングブラシローラ２１０の繊維間に吸着・凝集・堆積するトナーが増大する。この結果、初期には好適な画像が得られたとしても、耐久安定性に欠け、酷い場合には過負荷になって回転しなくなってしまうおそれがある。一方、繊維密度が疎になりすぎると、繊維がない箇所が増え、転写ベルト１００のクリーニング能力が落ちる。

さらに、繊維の長さが長すぎると、繊維へのストレスが大きくなり、繊維の折れ等のダメージにつながるため、繊維の長さを生地の基端から４ｍｍ〜６ｍｍの長さの範囲とすることが望ましい。なお、繊維の長さは外形研磨を用いて揃えている。

帯電ブラシローラ２２０およびクリーニングブラシローラ２１０の繊維の先端を、転写ベルト１００に対し、１ｍｍ〜２ｍｍ食い込ませることが望ましい。これは、繊維の先端と転写ベルト１００とが離れていると、転写ベルト１００との接触がなくなり、転写ベルト１００のクリーニング能力が落ちるからである。

特に、単糸繊度、繊維の長さを設定要件に含めた繊維の腰（ヤング率）が大きいほど、転写に寄与されなかった転写ベルト１００に残ったトナーの剥ぎ取り効果が得られやすい。

なお、帯電ブラシローラ２２０およびクリーニングブラシローラ２１０は、同一の特性のものを適用してもよいが、さらに転写ベルトのクリーニングの効果を高めるために、クリーニングブラシローラ２１０の特性と帯電ブラシローラ２２０の特性とを異なるものを適用してもよい。

例えば、帯電ブラシローラ２２０をクリーニングブラシローラ２１０より硬い特性のものを適用することにより、帯電ブラシローラ２２０で転写ベルト１００に付着した残留トナーにトナーと同極性の電荷を帯電し、これと同時にこの残留トナーを拡散または機械的に繊維の先端に付着させた後、クリーニングブラシローラ２１０により帯電ブラシローラ２２０で拡散されたトナーを吸着することにより、転写ベルト１００のクリーニング性を高めることができる。

なお、図２において、転写ベルト１００を張架するものとしてローラを適用しているが、これに限定されることはなく、例えば、図３に示すように、さらに帯電ブラシローラ２２０と対向する位置に対向電極３１０を適用しても良い。

回収ローラ４００は、転写ベルト１００から帯電ブラシローラ２１０に機械的に掻き取られた残留トナー、クリーニングブラシローラ２２０に吸着された残留トナーを回収するものであり、ＳＵＳ等の金属からなる。

回収ローラ４００は、トナーと逆極性の電圧が印加されたクリーニングブラシローラ２１０に接触して放電しないように、クリーニングブラシローラ２１０とに接触しない位置に配置されている。

回収ローラ４００は電源に接続され、帯電ブラシローラ２１０で掻き取られた残留トナーやクリーニングブラシローラで吸着された残留トナーを吸着して回収しやすいように、所定の極性の電圧が印加されている。具体的に、回収ローラ４００に印加される電圧は、＋１０〜＋５００Ｖの範囲内でクリーニングブラシローラ２１０より高い電圧が印加される。

ブレード５００は、ウレタンからなり、回収ローラ４００に回収されたトナーを掻き落とすものである。ブレード５００はケース７００に設けられた第１取付部材８００に取り付けられている。

さらに、ブレード５００でトナーが掻き落とされる位置には、掻き落とされたトナーを図示しないトナー収容器に搬送する搬送手段６００が配置されている。搬送手段６００は、ケース７００に設けられた第２取付部材９００に設けられている。

また、さらに、回収ローラ４００の下方には、ケース７００内に存在する浮遊トナーを吸引する吸引手段Ｑが配置されている。吸引手段Ｑは、ケース７００と第１取付部材８００と第２取付部材９００とにより形成された空間に設けられている。第１取付部材８００と第２取付部材９００には、それぞれ、浮遊トナーを通す通気孔Hが設けられている。

次に、クリーニング装置の動作について説明する。転写ベルト１００に形成されたトナー像を連続ウェブPに転写される。このうち、転写に寄与されなかった残留トナーが転写ベルト１００上に残る。転写ベルト１００上に残ったトナーは、転写ベルト１００の移動とともに、クリーニング装置Ａに搬送されていく。

これに伴い、帯電ブラシローラ２２０は、ローラ３００を介して転写ベルト１００に接触し始めると、転写ベルト１００の回転により、帯電ブラシローラ２２０の各繊維の先端は転写ベルト１００の回転方向側に撓み始め、転写ベルト１００に接触する繊維の面が徐々に増えてくる。この間、他方の毛ブラシ２２０の各繊維は、自らの弾性力で転写ベルト１００に接触し続ける。

さらに、転写ベルト１００および他方の毛ブラシ２２０とも回転し続け、徐々に、転写ベルト１００と他方の毛ブラシ２２０の繊維との接触が解除されるとともに、この解除の時に、繊維の反発力、つまり、もとの姿勢に戻ろうとする復元力と、回転による遠心力とによって、他方の毛ブラシ２２０の繊維の先端に付着するかまたはトナーが転写ベルト１００から弾き飛ばされるか、あるいは転写ベルト１００上に残った状態で拡散される。

この結果、転写ベルト１００に過度な負荷（トルクやローラを介した転写ベルト１００との接触圧）を与えることなく、転写ベルト１００から回収されたトナーの掻き取りを行うことができる。さらに、転写ベルト１００上で拡散された残留トナーは、トナーと同極性の電荷が帯電される。

また、転写ベルト１００から弾き飛ばされたトナーは、他方の毛ブラシ２２０の先端に付着するか、回収ローラ４００に付着するか、あるいは僅かだが再度、転写ベルト１００に付着する。他方の毛ブラシ２２０の繊維の先端に付着したトナーは、回収ローラ４００に付着する。

一方、帯電ブラシローラ２２０で掻き取られなかったトナーおよび再度、転写ベルト１００に付着したトナーは、クリーニングブラシローラ２１０で掻き落とされるか、吸着される。

また、クリーニングブラシローラ２１０が転写ベルト１００に付着したトナーが剥がれやすいエッジ部分に設けられているため、確実に転写ベルト１００からトナーを掻き落とすことができる。

さらに、転写ベルト１００上に浮遊しているトナーは、クリーニングブラシローラ２１０に吸着され、最終的に回収ローラ４００に回収される。

このように回収ローラ４００に回収された残留トナーは、ブレード５００により下方に掻き落とされる。下方には搬送手段６００が設けられており、下方に落とされたトナーは搬送手段６００により、図示しないトナー収容器に搬送される。

また、残留トナーが毛ブラシから回収ローラ４００に回収され後、帯電ブラシローラ２２０が転写ベルト１００側に向かう時、あるいはトナーが回収ローラ４００からブレード５００により掻き落とされる時に、トナーがケース７００内に霧状に飛び散る場合がある。このトナーは、吸引手段Ｑにより、通気孔Hを介して、図示しないトナー収容器へ吸引される。

以上により、転写ベルト上の残留トナーを、帯電ブラシローラ２２０で、トナーと同極性の電荷の帯電、機械的な掻き取りおよび転写ベルト上に拡散して吸着力を弱め、転写ブラシローラ２３０で掻き取られたトナーを回収ローラ４００で回収し、トナーと同極性に帯電された残留トナーをクリーニングローラ２１０で吸着して回収ローラ４００で回収することにより、転写ベルト１００のクリーニングを確実に行うことができると同時に転写ベルト１００への負荷が軽減されたことにより転写ベルト１００のスリップ、蛇行及び転写ベルト１００の耐久性が劇的に改善された。

本発明のクリーニング装置を適用した画像形成装置の概略図。 本発明のクリーニング装置の概略図。 本発明のクリーニング装置の変形例の概略図。

１００ 転写ベルト
２００ 毛ブラシ
３００ ローラ
３１０ 対向電極
４００ 回収ローラ
５００ ブレード
６００ 搬送手段
７００ ケース

Claims (2)

1. トナー像を担持してシートに転写する二つ以上のローラで張架され転写ベルトと、
   前記転写ベルトに接触し、転写した後に前記転写ベルトに残った残留トナーを、前記トナーと同極性に帯電させる帯電ブラシローラと、
   前記帯電ブラシローラに接触し、前記トナーと逆極性に電圧を印加し、前記帯電ブラシに回収された前記残留トナーを吸着する回収ローラと、
   前記トナーと逆極性に電圧を印加し、前記回収ローラで回収されなかった前記回収トナーを回収し、この回収したトナーを前記回収ローラで回収するクリーニングブラシローラとを有し、
   前記帯電ブラシローラと前記クリーニングブラシローラは、前記転写ベルトを介して、
   各々前記ローラに接触して配置され、
   前記クリーニングブラシローラは、前記帯電ブラシローラと前記回収ローラに接触しな
   い位置に配置されていることを特徴とする転写ベルトのクリーニング装置。
2. 前記転写ベルトを介して前記帯電ブラシローラと対向する位置に、対向電極を配置した
   ことを特徴とする請求項１記載の転写ベルトのクリーニング装置。

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